Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

7 Schichteigenschaften - 3: SrTa 2O 6 (STA)
Das Strontiumtantalat, SrTa2O6, chemisch ein Mischoxid aus SrO und Ta2O5, kann aufgrund
der Mischbarkeit der Oxide über einen breiten Stöchiometriebereich abgeschieden werden.
Das STA zeigt interessante elektrische Eigenschaften für Anwendungen als DRAM oder integrierte
Entkopplungskondensatoren, u.a. eine geringe Spannungsabhängigkeit (Tunability)
verglichen mit BST. Zusätzlich wurde es auch als Gate-Oxid vorgeschlagen [145].
Da ein monomolekularer Prekursor mit fester Zusammensetzung verwendet wurde, kann das
Mischungsverhältnis nicht über die Verdampferparameter eingestellt werden. Die Entwicklung
eines stabilen Prozessfensters für stöchiometrisches STA wurde bereits in Kapitel 4.3.3
beschrieben. Hier sollen die Mikrostruktur der Schichten und vor allen Dingen die elektrischen
Eigenschaften auf verschiedenen Substraten vorgestellt werden.
7.1 Strukturelle Eigenschaften
Die Abscheidungsbedingungen im Reaktor waren darauf ausgerichtet stöchiometrische
Schichten herzustellen, was bei einer Suszeptortemperatur von 500°C gelungen ist. Die so
abgeschiedenen Schichten waren auf allen verwendeten Substraten amorph. Um kristalline
Schichten zu erhalten war es notwendig die Filme nachträglich zu Tempern. Es wurden mehrere
Versuche unternommen, bei verschiedenen Temperaturen und unter verschiedenen Gasen
(Sauerstoff und Stickstoff) die Filme zu kristallisieren. Dabei wurde kein Unterschied zwischen
Sauerstoff und Stickstoff beobachtet.
In Abbildung 7.1 werden die Röntgenbeugungsdiagramme von 70nm dickem STA Proben,
die bei verschiedenen Temperaturen (600 und 700°C) für 30min getempert wurden, dargestellt.
Zwischen der amorphen und der bei 600°C getemperten Probe werden nur minimale
Unterschiede beobachtet. Zu sehen sind zwei ausgeprägte Nahordnungsmaxima zwischen 25
und 35° bzw. 45 und 60°, sowie die zwei Reflexe, die auf das Platinsubstrat zurückzuführen
sind. Bei 650°C waren nur einige Proben kristallisiert. Die zur Kristallisation benötigte Temperatur
ist daher 700°C. Die beobachteten sehr scharfen Reflexe entsprechen der, der Wolframbronze
verwandten, orthorhombischen Struktur [146].
Intensität [a.u.]
10000
1000
100
10
15 25 35 45 55
°2Theta
700°C
600°C
as dep.
Abbildung 7.1: Kristallisation von stöchiometrischem SrTa2O6 auf Platinsubstrat.